中低温地热热电耦合利用系统优化研究

发布时间：2023-10-21 14:57

　　我国拥有丰富的地热能资源,但以低于100oC的中低温热水型资源为主;能源的品位,决定了其利用方式以直接供热为主。然而尽管资源温度水平较低,在不少应用中仍存在地热水进口温度明显高于供热温度、以及地热尾水排放/回灌温度较高的问题,影响了资源的利用效率和系统经济性。针对这一问题,本文提出了一种新型利用技术系统—热电耦合利用技术系统,其特征是在常规热利用系统基础上,加入一个背压式发电子系统,以期减小大温差传热造成的可用能损失,在基本不减少供热量、保证供热需求的基础上,产出一部分高品位能—电能;加入一个热泵子系统,以期充分利用尾水所含热能。新技术系统的可用能效率、热效率、地热能利用率明显高于常规系统,适用于地热资源温度明显高于供热需求温度的应用情形。 建立了结合热源和供热参数、基于窄点分析的系统仿真模型,开展了以发电子系统净输出功率与热泵子系统压缩机输入功率之比(PPR)最大为总优化目标、以发电子系统单位质量流量地热水净发电功率( P(?)n et/ m(?) hw)最大为发电子系统优化目标,以发电子系统动力循环、工质、循环参数为具体优化变量的理论优化研究。结果表明:有机朗肯循环(Organic...

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【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 ORC技术的国内外研究现状
        1.2.1 独立ORC系统研究现状
        1.2.2 ORC联合循环系统研究现状
        1.2.3 ORC应用实践
    1.3 存在的问题
    1.4 本文研究内容
第二章 中低温地热热电耦合利用系统的提出
    2.1 中低温地热热电耦合利用系统
    2.2 背压式发电子系统动力循环筛选
    2.3 不同形式的ORC系统
    2.4 小结
第三章 中低温地热热电耦合利用系统性能优化研究
    3.1 工质选择
    3.2 系统模型
    3.3 计算结果的可靠性验证
    3.4 典型工况下的计算结果
        3.4.1 ORC-纯质
        3.4.2 跨临界ORC-纯质
        3.4.3 ORC-非共沸混合工质
        3.4.4 跨临界ORC-非共沸混合工质
    3.5 变工况下的计算结果
    3.6 小结
第四章 中低温地热热电耦合利用实验系统的建立
    4.1 中低温地热背压式ORC发电子系统的建立
        4.1.1 实验系统主要部件
        4.1.2 测量仪表及数据采集系统
    4.2 热泵子实验系统
    4.3 小结
第五章 中低温地热热电耦合利用系统实验性能研究
    5.1 实验目的及方案
    5.2 实验操作步骤
    5.3 实验结果分析与讨论
        5.3.1 ORC发电子系统实验性能结果
        5.3.2 热电耦合利用技术系统实验结果
    5.4 小结
第六章 结论、创新点及展望
    6.1 主要结论
    6.2 论文的创新之处
    6.3 后续研究工作展望
参考文献
符号表
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3856062